本文關(guān)鍵詞：基于多自由度渦環(huán)單元的旋翼動態(tài)尾跡建模研究

  更多相關(guān)文章： 直升機 旋翼 尾跡 飛行動力學 空氣動力學

【摘要】：直升機機動飛行實時仿真是研究直升機機動飛行特性的有效手段,它不僅要求所采用的直升機數(shù)學模型在機動飛行狀態(tài)具備較高準確性,同時還需具備快速、實時的計算效率。針對這一需求,本文提出了一種新的基于多自由度渦環(huán)單元的旋翼動態(tài)尾跡模型,并開展了相關(guān)的驗證和應(yīng)用研究。該模型采用渦環(huán)單元來描述旋翼尾跡渦系,每個渦環(huán)具有7個自由度,可描述大機動飛行中尾跡的動態(tài)畸變行為,快速給出槳盤或空間任意區(qū)域的誘導速度分布,對于直升機機動飛行研究具有重要的應(yīng)用價值。第一章,作為前提和背景,本文簡要介紹了國內(nèi)外對于旋翼入流/尾跡模型的研究現(xiàn)狀,指出在通用性和計算效率上現(xiàn)有模型仍不能完全滿足工程要求。第二章,提出了渦環(huán)單元描述的旋翼尾跡模型,建立了渦環(huán)單元的生成、運動和渦核擴散模型;研究了渦環(huán)單元尾跡模型數(shù)值穩(wěn)定的時間步進算法;提出了渦環(huán)單元誘導速度快速計算方法。第三章,初步驗證本文模型的有效性和正確性;在此基礎(chǔ)上,將渦環(huán)單元尾跡模型拓展為包括旋翼內(nèi)部渦系和雙旋翼尾跡模型的兩種情況;并采用試驗數(shù)據(jù)對尾跡模型進行驗證。第四章,將渦環(huán)單元尾跡模型與槳葉揮舞運動模型、翼型非定常氣動力模型相結(jié)合,建立旋翼非定常氣動力模型,并通過算例分析旋翼非定常氣動特性。第五章,將渦環(huán)單元尾跡模型與已有飛行動力學模型耦合集成,與飛行試驗數(shù)據(jù)的對比驗證表明,本文建立的旋翼尾跡模型具有較高的準確性,可正確計算俯仰/滾轉(zhuǎn)機動飛行中的異軸響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：直升機 旋翼 尾跡 飛行動力學 空氣動力學
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V212.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景、目的及意義13-14
• 1.2 旋翼尾跡模型研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 入流模型14-16
• 1.2.2 尾跡模型16-19
• 1.2.3 入流/尾跡模型的主要問題19
• 1.3 研究目的及主要研究工作19-21
• 第二章 基于多自由度渦環(huán)單元的旋翼尾跡模型21-45
• 2.1 引言21
• 2.2 物理模型21-22
• 2.3 動態(tài)渦環(huán)單元尾跡建模22-31
• 2.3.1 基本坐標系確定22-23
• 2.3.2 渦環(huán)單元運動方程23-26
• 2.3.3 渦環(huán)單元生成機理26-30
• 2.3.4 渦環(huán)單元渦核擴散模型30-31
• 2.4 渦環(huán)單元尾跡模型的求解方法31-41
• 2.4.1 渦環(huán)單元誘導速度快速計算方法31-34
• 2.4.2 渦環(huán)單元尾跡的數(shù)學描述與時空離散34-35
• 2.4.3 尾跡生成初始渦環(huán)單元格式討論35-36
• 2.4.4 渦環(huán)單元尾跡求解算法研究36-41
• 2.5 旋翼尾跡模型計算效率41-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 第三章 尾跡模型的分析、拓展及驗證45-64
• 3.1 渦環(huán)單元尾跡模型算例及初步驗證45-54
• 3.1.1 動態(tài)入流模型與算例所需旋翼參數(shù)45-46
• 3.1.2 穩(wěn)定狀態(tài)計算46-47
• 3.1.3 拉力系數(shù)突增47-49
• 3.1.4 俯仰角速度突增49-54
• 3.2 包括內(nèi)部渦系的渦環(huán)單元尾跡模型54-58
• 3.2.1 旋翼尾跡模型建模54-55
• 3.2.2 實驗數(shù)據(jù)對比分析55-58
• 3.3 共軸式雙旋翼尾跡模型58-62
• 3.3.1 共軸雙旋翼尾跡結(jié)構(gòu)59-61
• 3.3.2 共軸雙旋翼流場矢量61-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 第四章 機動飛行狀態(tài)旋翼非定常氣動力分析64-82
• 4.1 旋翼非定常氣動力建模64-70
• 4.1.1 Leishman-Beddoes翼型非定常氣動模型64-68
• 4.1.2 計入旋翼軸角運動的槳葉揮舞運動方程68-70
• 4.2 旋翼配平分析模型及計算70-74
• 4.2.1 旋翼配平分析模型70-71
• 4.2.2 旋翼模型設(shè)計參數(shù)與配平計算71-74
• 4.3 旋翼動態(tài)響應(yīng)驗證與分析74-81
• 4.3.1 驗證算例74-76
• 4.3.2 機動狀態(tài)旋翼動態(tài)響應(yīng)分析76-81
• 4.4 本章小結(jié)81-82
• 第五章 直升機配平分析與動態(tài)響應(yīng)計算82-96
• 5.1 直升機飛行動力學建模82-85
• 5.1.1 機身六自由度運動方程82-83
• 5.1.2 機身、平尾、垂尾、尾槳氣動力計算83-85
• 5.2 UH-60直升機設(shè)計參數(shù)85-86
• 5.3 直升機配平分析與驗證86-88
• 5.3.1 渦環(huán)單元尾跡與旋翼、機體耦合配平86-87
• 5.3.2 配平分析與驗證87-88
• 5.4 直升機動態(tài)響應(yīng)計算與驗證88-95
• 5.4.1 渦環(huán)單元尾跡與旋翼、機體耦合動態(tài)響應(yīng)計算88-89
• 5.4.2 動態(tài)響應(yīng)計算及驗證89-95
• 5.5 本章小結(jié)95-96
• 第六章 總結(jié)與展望96-98
• 6.1 本文的主要工作與結(jié)論96
• 6.2 本文創(chuàng)新點96-97
• 6.3 進一步研究工作設(shè)想97-98
• 參考文獻98-101
• 致謝101-102
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文102

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 譚劍鋒;王浩文;吳超;林長亮;;基于非定常面元/黏性渦粒子混合法的旋翼/平尾非定常氣動干擾[J];航空學報;2014年03期

2 李攀;陳仁良;;旋翼槳尖渦模型及其參數(shù)確定方法研究[J];空氣動力學學報;2009年03期

3 黃水林;徐國華;李春華;;基于自由尾跡方法的共軸式雙旋翼流場分析[J];南京航空航天大學學報;2008年06期

4 黃水林;李春華;徐國華;;基于自由尾跡和升力面方法的雙旋翼懸停氣動干擾計算[J];空氣動力學學報;2007年03期

5 王適存,徐國華;直升機旋翼空氣動力學的發(fā)展[J];南京航空航天大學學報;2001年03期

6 趙景根,高正,徐國華;直升機旋翼/機身氣動干擾的計算方法[J];南京航空航天大學學報;2000年04期

7 曹義華;直升機機動飛行旋翼的氣動力模擬[J];航空學報;1999年01期

8 樓武uz,王適存;尾渦數(shù)值模擬的曲渦元技術(shù)[J];空氣動力學學報;1990年04期

9 孫茂;直升機機身對旋翼的干擾[J];航空學報;1988年03期

，

本文編號：924545